DE102007013964A1 - Process for removing and recycling condensable components from chlorine-containing gas streams - Google Patents
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Abstract
Es wird ein dreistufiges Verfahren zur Rückgewinnung von Chlor aus einem chlorhaltigen Abgasstrom, bei dem in einer ersten Stufe A) der Abgasstrom verdichtet wird, in einer zweiten Stufe B) der aus der ersten Stufe kommende Abgasstrom gekühlt und das darin enthaltene Chlor teilweise oder vollständig durch Kondensation zusammen mit einem Teil des übrigen im Abgas enthaltenen kondensierbaren oder löslichen Komponenten abgetrennt wird und das hierbei anfallende Kondensat in einer unterhalb der Kondensationszone eingebauten Gasflüssigkeitskontaktzone mit dem in der zweiten Stufe eintretenden Abgasstrom im Gegenstrom in Kontakt gebracht wird und in einer dritten Stufe C) das aus der zweiten Stufe kommende Kondensat in einer Rektifikationskolonne in einen chlorreichen Sumpfstrom sowie einen gasförmigen und einen flüssigen, chlorarmen Kopfstrom Gewinnung von Chlor aufgearbeitet wird.It is a three-stage process for the recovery of chlorine from a chlorine-containing exhaust stream, in which the exhaust gas stream is compressed in a first stage A), cooled in a second stage B) coming from the first stage exhaust stream and the chlorine contained therein partially or completely Condensation is separated together with a part of the remaining condensable or soluble components contained in the exhaust gas and the resulting condensate is placed in a built-in condensation zone below the gas contact zone with the incoming in the second stage exhaust stream in countercurrent in contact and in a third stage C) condensate coming from the second stage is worked up in a rectification column into a chlorine-rich bottom stream and a gaseous and a liquid, low-chlorine top stream extraction of chlorine.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Gewinnung von Chlor aus einem chlorhaltigen Abgasstrom, insbesondere dem chlorhaltigen Abgasstrom eines chemischen Produktionsverfahrens.The The invention is based on a method for the production of chlorine a chlorine-containing exhaust gas stream, in particular the chlorine-containing exhaust gas stream a chemical production process.
In der überwiegenden Mehrzahl chemischer Prozesse fallen Abgasströme bestehend aus Multikomponentengemischen an. Die Komponenten der Abgasströme können dabei über- oder unterkritisch sein. Des weiteren können sie im Sinne der Gesetzgebung als inerte Komponenten oder als Schadstoffe gelten.In the vast majority of chemical processes are waste gas streams consisting of multicomponent mixtures. The components of the exhaust gas streams can be over- or subcritical. Of others may be considered inert in the sense of legislation Components or as pollutants.
In jedem Falle ist das prozesstechnische Ziel bei der Behandlung entsprechender Ströme
- a) eine möglichst vollständige Abscheidung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe sowie
- b) die wirtschaftlich zweckmäßige Rückführung der betreffenden Schadstoffe in den Produktionsprozess, so es sich gleichzeitig um Wertstoffe handelt.
- a) as complete as possible separation of the pollutants contained in the exhaust gas and
- b) the economically expedient return of the relevant pollutants into the production process, which are also recyclables.
Insbesondere bei der Chloralkalielektrolyse, der HCl-Elektrolyse, dem Deaconprozess sowie bei weiteren chlorchemischen Prozessen fallen Abgasströme bestehend aus Chlor, Kohlendioxid, Stickstoffoder Sauerstoff sowie weiteren Nebenkomponenten an.Especially in the chloralkali electrolysis, the HCl electrolysis, the Deaconprozess as well as in other chlorochemical processes exhaust flows consisting of chlorine, carbon dioxide, nitrogen or oxygen as well other secondary components.
Bedingt
durch den hohen Anteil an unter atmosphärischen Bedingungen
nichtkondensierbaren Komponenten wie Sauerstoff, Stickstoff und
CO2 wird das in diesen Abgasströmen
enthaltene Chlor in der Regel nicht zurückgewonnen, sondern
mit Hilfe chemischer Absorptionsverfahren aus dem Abgas entfernt
und zersetzt (siehe z. B.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zu entwickeln, das die Aufarbeitung chlorhaltiger Abgasströme vereinfacht und Absorptionsverfahren wie oben beschrieben vermeidet.task The invention is to develop a process that the workup chlorine-containing waste gas streams simplified and absorption process avoids as described above.
Die vorliegende Erfindung hingegen ermöglicht die Gewinnung des im Abgas enthaltenen Chlors, wodurch eine nachgeschaltete chemische Absorption des Chlors entfallen kann bzw. die Betriebskosten einer solchen Absorption signifikant reduziert werden.The however, the present invention enables recovery the chlorine contained in the exhaust, creating a downstream chemical absorption of the chlorine can be omitted or the operating costs of such Absorption can be significantly reduced.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Chlor aus einem Abgasstrom, insbesondere dem Abgasstrom eines chemischen Produktionsverfahrens, dadurch gekennzeichnet dass,
- – in einer ersten Stufe der Abgasstrom auf einen Druck von höchstens 15 bar (15000 hPa) gebracht wird;
- – in einer zweiten Stufe der aus der ersten Stufe kommende Abgasstrom gekühlt und das darin enthaltene Chlor teilweise oder vollständig durch Kondensation zusammen mit einem Teil der übrigen im Abgas enthaltenen kondensierbaren oder löslichen Komponenten abgetrennt wird und das hierbei anfallende Kondensat in einer unterhalb der Kondensationszone eingebauten Gas-Flüssigkeitskontaktzone mit dem in der zweiten Stufe eintretenden Abgasstrom im Gegenstrom in Kontakt gebracht wird;
- – in einer dritten Stufe das aus der zweiten Stufe kommende Kondensat in einer Rektifikationskolonne in einen chlorreichen Sumpfstrom sowie einen gasförmigen und einen flüssigen, chlorarmen Kopfstrom aufgeteilt wird und der chlorreiche Sumpfstrom zur Gewinnung von Chlor aufgearbeitet wird.
- - In a first stage, the exhaust gas flow is brought to a pressure of at most 15 bar (15000 hPa);
- Cooled in a second stage of the exhaust gas stream coming from the first stage and the chlorine contained therein is partially or completely separated by condensation together with a part of the other condensable or soluble components contained in the exhaust gas and the resulting condensate in a built-in below the condensation zone gas Liquid contact zone is brought into contact with the incoming in the second stage exhaust stream in countercurrent;
- - In a third stage, the condensate coming from the second stage is divided in a rectification column into a chlorine-rich bottom stream and a gaseous and a liquid, low-chlorine top stream and the chlorine-rich bottom stream is worked up to recover chlorine.
In einem bevorzugten Verfahren enthält der Abgasstrom wenigstens Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Chlor.In In a preferred method, the exhaust stream contains at least Nitrogen, oxygen, carbon dioxide and chlorine.
In einer bevorzugten Ausführung des neuen Verfahrens wird in der ersten Stufe der Abgasstrom auf einen Druck von 20 bis 60 bar, vorzugsweise 30 bis 40 bar, eingestellt.In a preferred embodiment of the new method in the first stage the exhaust gas flow to a pressure of 20 to 60 bar, preferably 30 to 40 bar, set.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung des neuen Verfahrens beträgt die Kondensationstemperatur in der zweiten und der dritten Stufe –20°C bis –80°C.In Another preferred embodiment of the new method is the condensation temperature in the second and the third stage -20 ° C to -80 ° C.
Eine besonders bevorzugte Variante des neuen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem aus der ersten Stufe kommenden Gasstrom und dem aus der dritten Stufe kommenden Kondensat Wärme getauscht und das Kondensat aus der dritten Stufe verdampft wird. Hiermit wird eine energetisch günstige Fahrweise des Verfahrens ermöglicht.A particularly preferred variant of the new method is characterized in that that between the gas stream coming from the first stage and the heat exchanged condensate coming from the third stage and the condensate from the third stage is evaporated. Herewith an energetically favorable driving style of the method is made possible.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung des neuen Verfahrens wird noch zwischen dem aus der zweiten Stufe austretenden Gasstrom und dem in der zweiten Stufe eintretenden Gasstrom Wärme getauscht.In Another particularly preferred embodiment of the new Procedure will still be between the exiting from the second stage Gas stream and the gas stream entering the second stage heat exchanged.
Das Verfahren kann bevorzugt auch so durchgeführt werden, dass zunächst die aus der zweiten und dritten Stufe austretenden Gasströme gemischt werden um anschließend mit dem in die zweite Stufe eintretenden Gasstrom Wärme zu tauschen.The Method can preferably also be carried out so that first, those leaving the second and third stages Gas streams are mixed to subsequently with heat entering the second stage gas stream To deceive.
Das Verfahren wird besonders bevorzugt angewendet, wenn der chlorhaltige Abgasstrom aus einem Produktionsverfahren zur Herstellung von Chlor aus Chlorwasserstoff und Sauerstoff entstammt, insbesondere einer katalysierten Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff oder einer nicht-thermischen Umsetzung von Chlorwasserstoff und Sauerstoff.The method is particularly preferably used when the chlorine-containing exhaust gas stream comes from a production process for the production of chlorine from hydrogen chloride and oxygen, in particular a catalyzed gas phase oxidation of hydrogen chloride or a non-thermal reaction of hydrogen chloride and oxygen.
Bevorzugt wird wie oben bereits beschrieben ein chlorhaltiger Abgasstrom des als Deacon-Prozess bekannten katalytische Verfahren eingesetzt. Hierbei wird Chlorwasserstoff mit Sauerstoff in einer exothermen Gleichgewichtsreaktion zu Chlor oxidiert, wobei Wasserdampf anfällt. Die Reaktionstemperatur beträgt üblicherweise 150 bis 500°C, der übliche Reaktionsdruck beträgt 1 bis 25 bar. Da es sich um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, ist es zweckmäßig, bei möglichst niedrigen Temperaturen zu arbeiten, bei denen der Katalysator noch eine ausreichende Aktivität aufweist. Ferner ist es zweckmäßig, Sauerstoff in überstöchiometrischen Mengen zum Chlorwasserstoff einzusetzen. Üblich ist beispielsweise ein zwei- bis vierfacher Sauerstoff-Überschuss. Da keine Selektivitätsverluste zu befürchten sind, kann es wirtschaftlich vorteilhaft sein, bei relativ hohem Druck und dementsprechend bei gegenüber Normaldruck längerer Verweilzeit zu arbeiten.Prefers As already described above, a chlorine-containing exhaust gas stream of used as the Deacon process known catalytic process. in this connection becomes hydrogen chloride with oxygen in an exothermic equilibrium reaction oxidized to chlorine, whereby water vapor is obtained. The reaction temperature is usually 150 to 500 ° C, the usual reaction pressure is 1 to 25 bar. Since it is an equilibrium reaction, it is expedient to work at the lowest possible temperatures at which the catalyst still has sufficient activity. Furthermore, it is expedient to oxygen in superstoichiometric Use quantities of hydrogen chloride. For example, it is usual a two- to fourfold oxygen excess. There no Selective loss can be feared It may be economically advantageous at relatively high pressure and accordingly longer at normal pressure Dwell time to work.
Geeignete bevorzugte Katalysatoren für das Deacon-Verfahren enthalten Rutheniumoxid, Rutheniumchlorid oder andere Rutheniumverbindungen auf Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid oder Zirkondioxid als Träger. Geeignete Katalysatoren können beispielsweise durch Aufbringen von Rutheniumchlorid auf den Träger und anschließendes Trocknen oder Trocknen und Kalzinieren erhalten werden. Geeignete Katalysatoren können ergänzend zu oder an Stelle einer Rutheniumverbindung auch Verbindungen anderer Edelmetalle, beispielsweise Gold, Palladium, Platin, Osmium, Iridium, Silber, Kupfer oder Rhenium enthalten. Geeignete Katalysatoren können ferner Chrom(III)oxid enthalten.suitable contain preferred catalysts for the Deacon process Ruthenium oxide, ruthenium chloride or other ruthenium compounds Silica, alumina, titania or zirconia as Carrier. Suitable catalysts may be, for example by applying ruthenium chloride to the carrier and subsequent drying or drying and calcination are obtained. Suitable catalysts may be added to or in place of a ruthenium compound also compounds of other precious metals, for example, gold, palladium, platinum, osmium, iridium, silver, copper or rhenium. Suitable catalysts can also contain chromium (III) oxide.
Die katalytische Chlorwasserstoff- Oxidation kann adiabatisch oder isotherm oder annähernd isotherm, diskontinuierlich, bevorzugt aber kontinuierlich als Fließ- oder Festbettverfahren, bevorzugt als Festbettverfahren, besonders bevorzugt in Rohrbündelreaktoren an Heterogenkatalysatoren bei einer Reaktortemperatur von 180 bis 500°C, bevorzugt 200 bis 400°C, besonders bevorzugt 220 bis 350°C und einem Druck von 1 bis 25 bar (1000 bis 25000 hPa), bevorzugt 1,2 bis 20 bar, besonders bevorzugt 1,5 bis 17 bar und insbesondere 2,0 bis 15 bar durchgeführt werden.The catalytic hydrogen chloride oxidation can be adiabatic or isothermal or approximately isothermal, discontinuous, but preferably continuously as flow or fixed bed process, preferred as a fixed bed process, particularly preferably in tube bundle reactors on heterogeneous catalysts at a reactor temperature of 180 to 500 ° C, preferably 200 to 400 ° C, more preferably 220 to 350 ° C and a pressure of 1 to 25 bar (1000 to 25000 hPa), preferably 1.2 to 20 bar, more preferably 1.5 to 17 bar and in particular 2.0 to 15 bar are performed.
Übliche Reaktionsapparate, in denen die katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation durchgeführt wird, sind Festbett- oder Wirbelbettreaktoren. Die katalytische Chlorwasserstoff- Oxidation kann bevorzugt auch mehrstufig durchgeführt werden.usual Reaction apparatus in which the catalytic hydrogen chloride oxidation are carried out, are fixed bed or fluidized bed reactors. The catalytic hydrogen chloride oxidation may also be preferred be carried out in several stages.
Bei der isothermen oder annähernd isothermen Fahrweise wie auch bei der adiabatischen Fahrweise, können auch mehrere, also 2 bis 10, bevorzugt 2 bis 6, besonders bevorzugt 2 bis 5, insbesondere 2 bis 3, in Reihe geschaltete Reaktoren mit Zwischenkühlung eingesetzt werden. Der Sauerstoff kann entweder vollständig zusammen mit dem Chlorwasserstoff vor dem ersten Reaktor oder über die verschiedenen Reaktoren verteilt zugegeben werden. Diese Reihenschaltung einzelner Reaktoren kann auch in einem Apparat zusammengeführt werden.at the isothermal or almost isothermal driving style also in adiabatic driving, several, ie 2 to 10, preferably 2 to 6, more preferably 2 to 5, in particular 2 to 3, series reactors with intercooling be used. The oxygen can either be complete together with the hydrogen chloride before the first reactor or over the different reactors are distributed. This series connection individual reactors can also be combined in one apparatus become.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer für das Verfahren geeigneten Vorrichtung besteht darin, dass man eine strukturierte Katalysatorschüttung einsetzt, bei der die Katalysatoraktivität in Strömungsrichtung ansteigt. Eine solche Strukturierung der Katalysatorschüttung kann durch unterschiedliche Tränkung der Katalysatorträger mit Aktivmasse oder durch unterschiedliche Verdünnung des Katalysators mit einem Inertmaterial erfolgen. Als Inertmaterial können beispielsweise Ringe, Zylinder oder Kugeln aus Titandioxid, Zirkondioxid oder deren Gemischen, Aluminiumoxid, Steatit, Keramik, Glas, Graphit oder Edelstahl eingesetzt werden. Beim bevorzugten Einsatz von Katalysatorformkörpern sollte das Inertmaterial bevorzugt ähnliche äußeren Abmessungen haben.A Another preferred embodiment of the one for Method suitable device is that one is a structured Catalyst bed begins, in which the catalyst activity increases in the flow direction. Such structuring the catalyst bed can by different impregnation the catalyst support with active material or by different Dilution of the catalyst with an inert material. As an inert material, for example, rings, cylinders or Balls of titanium dioxide, zirconium dioxide or mixtures thereof, alumina, Steatite, ceramic, glass, graphite or stainless steel can be used. In the preferred use of shaped catalyst bodies, the Inert material prefers similar outer Have dimensions.
Als Katalysatorformkörper eignen sich Formkörper mit beliebigen Formen, bevorzugt sind Tabletten, Ringe, Zylinder, Sterne, Wagenräder oder Kugeln, besonders bevorzugt sind Ringe, Zylinder oder Sternstränge als Form.When Catalyst moldings are suitable moldings with any shapes, preferably tablets, rings, cylinders, stars, Cartwheels or balls, particularly preferred are rings, Cylinder or star strands as a shape.
Als Heterogenkatalysatoren eignen sich insbesondere Rutheniumverbindungen oder Kupferverbindungen auf Trägermaterialen, die auch dotiert sein können, bevorzugt sind gegebenenfalls dotierte Rutheniumkatalysatoren. Als Trägermaterialen eignen sich beispielsweise Siliziumdioxid, Graphit, Titandioxid mit Rutil- oder Anatas-Struktur, Zirkondioxid, Aluminiumoxid oder deren Gemische, bevorzugt Titandioxid, Zirkondioxid, Aluminiumoxid oder deren Gemische, besonders bevorzugt γ- oder δ-Aluminiumoxid oder deren Gemische.When Heterogeneous catalysts are particularly suitable ruthenium compounds or copper compounds on substrates, which also doped ruthenium catalysts are preferred. Suitable carrier materials are, for example, silicon dioxide, Graphite, titanium dioxide with rutile or anatase structure, zirconium dioxide, Alumina or mixtures thereof, preferably titanium dioxide, zirconium dioxide, Alumina or mixtures thereof, more preferably γ- or δ-alumina or mixtures thereof.
Die Kupfer- bzw. die Rutheniumträgerkatalysatoren können beispielsweise durch Tränkung des Trägermaterials mit wässrigen Lösungen von CuCl2 bzw. RuCl3 und gegebenenfalls eines Promotors zur Dotierung, bevorzugt in Form ihrer Chloride, erhalten werden. Die Formgebung des Katalysators kann nach oder bevorzugt vor der Tränkung des Trägermaterials erfolgen.The copper or ruthenium-supported catalysts can be obtained, for example, by impregnation of the support material with aqueous solutions of CuCl 2 or RuCl 3 and optionally a promoter for doping, preferably in the form of their chlorides. The shaping of the catalyst can take place after or preferably before the impregnation of the support material.
Zur Dotierung der Katalysatoren eignen sich als Promotoren Alkalimetalle wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium, bevorzugt Lithium, Natrium und Kalium, besonders bevorzugt Kalium, Erdalkalimetalle wie Magnesium, Calcium, Strontium und Barium, bevorzugt Magnesium und Calcium, besonders bevorzugt Magnesium, Seltenerdmetalle wie Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym und Neodym, bevorzugt Scandium, Yttrium, Lanthan und Cer, besonders bevorzugt Lanthan und Cer, oder deren Gemische.For doping the catalysts are suitable as promoters alkali metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, preferably lithium, sodium and potassium, more preferably potassium, alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium and barium, preferably magnesium and calcium be particularly preferably magnesium, rare earth metals such as scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium, preferably scandium, yttrium, lanthanum and cerium, more preferably lanthanum and cerium, or mixtures thereof.
Die Formkörper können anschließend bei einer Temperatur von 100 bis 400°C, bevorzugt 100 bis 300°C beispielsweise unter einer Stickstoff-, Argon- oder Luftatmosphäre getrocknet und gegebenenfalls kalziniert werden. Bevorzugt werden die Formkörper zunächst bei 100 bis 150°C getrocknet und anschließend bei 200 bis 400°C kalziniert.The Shaped bodies can then be used in a Temperature of 100 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C. for example, under a nitrogen, argon or air atmosphere dried and optionally calcined. To be favoured the moldings initially at 100 to 150 ° C. dried and then at 200 to 400 ° C. calcined.
Der Umsatz an Chlorwasserstoff im einfachen Durchgang kann bevorzugt auf 15 bis 90%, bevorzugt 40 bis 85%, besonders bevorzugt 50 bis 70% begrenzt werden. Nicht umgesetzter Chlorwasserstoff kann nach Abtrennung teilweise oder vollständig in die katalytische Chlorwasserstoff-Oxidation zuruckgeführt werden. Das Volumenverhältnis von Chlorwasserstoff zu Sauerstoff am Reaktoreintritt beträgt bevorzugt 1:1 und 20:1, bevorzugt 2:1 und 8:1, besonders bevorzugt 2:1 und 5:1.Of the Hydrogen chloride conversion in single pass may be preferred to 15 to 90%, preferably 40 to 85%, more preferably 50 to 70% are limited. Unreacted hydrogen chloride can after Partial or complete separation into the catalytic Hydrogen chloride oxidation be recycled. The volume ratio from hydrogen chloride to oxygen at the reactor inlet preferably 1: 1 and 20: 1, preferably 2: 1 and 8: 1, more preferably 2: 1 and 5: 1.
Die Reaktionswärme der katalytischen Chlorwasserstoff-Oxidation kann in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von Hochdruck-Wasserdampf genutzt werden. Dieser kann zum Betrieb eines Phosgenierungsreaktors und oder von Destillationskolonnen, insbesondere von Isocyanat-Destillationskolonnen genutzt werden.The Reaction heat of catalytic hydrogen chloride oxidation can advantageously for the production of high pressure water vapor be used. This can be used to operate a phosgenation reactor and or of distillation columns, especially of isocyanate distillation columns be used.
In einem letzten Schritt des Deacon-Verfahrens wird das in der Deacon-Reaktion gebildete Chlor abgetrennt. Der Abtrennschritt umfasst üblicherweise mehrere Stufen, nämlich die Abtrennung und gegebenenfalls Rückführung von nicht umgesetztem Chlorwasserstoff aus dem Produktgasstrom der katalytischen Chlorwasserstoff-Oxidation, die Trocknung des erhaltenen, im wesentlichen Chlor und Sauerstoff enthaltenden Stroms sowie die Abtrennung von Chlor aus dem getrockneten Strom.In This is the last step of the Deacon process in the Deacon reaction formed chlorine separated. The separation step usually comprises several Stages, namely the separation and optionally recycling of unreacted hydrogen chloride from the product gas stream of catalytic hydrogen chloride oxidation, the drying of the obtained, essentially chlorine and oxygen-containing stream and the Separation of chlorine from the dried stream.
Die Abtrennung von nicht umgesetztem Chlorwasserstoff und von gebildetem Wasserdampf kann durch Auskondensieren von wässriger Salzsäure aus dem Produktgasstrom der Chlorwasserstoffoxidation durch Abkühlung erfolgen. Chlorwasserstoff kann auch in verdünnter Salzsäure oder Wasser absorbiert werden.The Separation of unreacted hydrogen chloride and formed Water vapor can be obtained by condensing out aqueous hydrochloric acid from the product gas stream of hydrogen chloride oxidation by cooling respectively. Hydrogen chloride can also be in dilute hydrochloric acid or water are absorbed.
Der dem neuen Verfahren zugrunde liegende chlorhaltige Abgasstrom kann z. B. der nach der Abtrennung des Chlors verbleibende Restgasstrom oder ein Teil hiervon sein.Of the the new process underlying chlorine-containing exhaust gas stream can z. B. the remaining after the separation of the chlorine residual gas or to be a part of it.
In der ersten Stufe des bevorzugten neuen Verfahrens wird der chlorhaltige Abgasstrom auf den erforderlichen Verfahrensdruck komprimiert. Die Höhe des zu wählenden Druckes hängt dabei im wesentlichen von dem geforderten Restchlorgehalt des Abgases am Ausgang des neuen Verfahrens sowie von den für die nachfolgenden Kondensations-/Rektifikationsschritte zur Verfügung stehenden Kälteniveaus ab. Das zu wählende Druckniveau beträgt vorzugsweise 10 bis 60 bar (10.000 bis 60.000 hPa) und besonders bevorzugt 30 bis 50 bar.In the first stage of the preferred new process is the chlorine-containing Exhaust gas stream is compressed to the required process pressure. The height the pressure to be selected depends essentially of the required residual chlorine content of the exhaust gas at the outlet of the new Method and of the subsequent condensation / rectification steps available cold levels. That too dialing pressure level is preferably 10 to 60 bar (10,000 to 60,000 hPa) and more preferably 30 to 50 bar.
Die Einstellung des Druckniveaus wird dabei insbesondere mit Hilfe der herkömmlichen Druckerhöhungsmaschinen für Gasströme, z. B. Kolbenkompressoren, Turbokompressoren oder Flüssigkeitsringpumpen erfolgen. Des weiteren kann die Kompression bevorzugt ein- oder mehrstufig sowie mit oder ohne Zwischenkühlung erfolgen.The Adjustment of the pressure level is in particular using the conventional pressure booster machines for Gas streams, z. B. piston compressors, turbo compressors or liquid ring pumps. Furthermore, can the compression preferably one or more stages and with or without Intermediate cooling.
In der zweiten Stufe wird das im Abgas enthaltene Chlor durch Kondensation abgeschieden. Die hierfür notwendigen Temperatur richtet sich vor allem nach dem gewählten Druckniveau bzw. nach der zu erreichenden Chlorkonzentration in der aus der zweiten Stufe austretenden Gasmischung. Vorteilhafterweise ist dabei der für die Kondensation verwendete Wärmetauschapparat mit einer vorgeschalteten Gas-Flüssigkeitskontaktzone, die insbesondere unterhalb des Wärmetauschers angeordnet ist, ausgestattet, in welcher das anfallende Kondensat mit dem in der zweiten Stufe eintretenden Gasstrom in Kontakt gebracht wird. Der Kontakt zwischen eintretendem Gasstrom und dem Kondensat erfolgt dabei im Gegenstrom. Der Gas-Flüssigkeitskontakt kann wahlweise in Anwesenheit von Einbauten wie Stoffaustauschböden durch geordneten oder ungeordneten Füllkörpern erfolgen. Mögliche geeignete Apparatetypen für die Kondensation sind Rohrbündelwärmetauscher, Plattenwärmetauscher, Spiralwärmetauscher oder Blockwärmetauscher in horizontaler oder vertikaler Anordnung.In In the second stage, the chlorine contained in the exhaust gas is condensed deposited. The temperature necessary for this purpose especially after the selected pressure level or after to reach the chlorine concentration in the from the second stage leaking gas mixture. Advantageously, is the for the condensation used with a heat exchanger upstream gas-liquid contact zone, in particular below the heat exchanger is arranged, equipped, in which the resulting condensate with the entering in the second stage Gas stream is brought into contact. The contact between incoming Gas flow and the condensate takes place in countercurrent. The gas-liquid contact can optionally in the presence of internals such as mass transfer trays by ordered or disordered packing respectively. Possible suitable types of apparatus for the condensation are tube bundle heat exchangers, Plate heat exchanger, spiral heat exchanger or Block heat exchanger in horizontal or vertical arrangement.
Am unteren Ende der Kontaktzone wird das Kondensat in einem Apparatesumpf gesammelt. Die Zusammensetzung des Kondensates hängt im wesentlichen von der Zusammensetzung des eintretenden Gasstromes, von dem gewählten Druck- und Temperaturniveau und von der Anzahl der in der beschriebenen Gas- Flüssigkeitskontaktzone im Gegenstrom durchlaufenen Gleichgewichtsstufen ab.At the the lower end of the contact zone, the condensate is in a sump collected. The composition of the condensate hangs in the essentially of the composition of the incoming gas stream, from the selected pressure and temperature level and from the Number of in the described gas-liquid contact zone in countercurrent equilibrium stages.
Die typische Kondensationstemperatur liegt je nach gewähltem Druckniveau insbesondere im Bereich von –20°C bis –60°C.The typical condensation temperature is depending on the selected Pressure level in particular in the range of -20 ° C to -60 ° C.
Die Chlorkonzentration des am Kopfkondensator austretenden Gasstromes beträgt vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%.The Chlorine concentration of the gas stream exiting at the top condenser is preferably 0 to 40 wt .-%, more preferably 0 to 5 wt .-%.
Die Chlorkonzentration des am Kopfkondensator austretenden Kondensates beträgt vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%.The chlorine concentration of the condensate leaving at the top condenser is preferably two 0 to 40 wt .-%, particularly preferably 0 to 5 wt .-%.
Des
weiteren umfasst das neue Verfahren optionale bevorzugte Maßnahmen
zur Energieoptimierung wie beispielsweise in
Hierbei wird in einem ersten Wärmetauscher hinter der ersten Stufe der Kondensatstrom aus der Rektifizierkolonne der dritten Stufe verdampft und damit der von der ersten Stufe kommende Abgasstrom gekühlt. Mögliche Apparatetypen sind hierfür Rohrbündelwärmetauscher, Plattenwärmetauscher, Spiralwärmetauscher oder Blockwärmetauscher in horizontaler oder vertikaler Anordnung.in this connection is in a first heat exchanger behind the first stage the condensate stream from the rectification column of the third stage evaporates and thus the coming of the first stage exhaust stream cooled. Possible types of apparatus are tube bundle heat exchangers, Plate heat exchanger, spiral heat exchanger or Block heat exchanger in horizontal or vertical arrangement.
Weiterhin umfasst das neue bevorzugte Verfahren den Einsatz eines Rekuperators, in dem Wärme zwischen dem aus der ersten Stufe kommenden und optional im ersten oben genannten Wärmetauscher bereits abgekühlten Abgasstrom und dem aus der zweiten Stufe kommenden Abgasstrom getauscht wird. Mögliche geeignete Apparatetypen für einen Rekuperator sind Rohrbündelwärmetauscher, Plattenwärmetauscher, Spiralwärmetauscher oder Blockwärmetauscher in horizontaler oder vertikaler Anordnung.Farther the new preferred method involves the use of a recuperator, in the heat between that coming from the first stage and optional in the first above-mentioned heat exchanger already cooled exhaust stream and coming from the second stage Exhaust gas flow is exchanged. Possible suitable types of equipment for a recuperator are shell and tube heat exchangers, plate heat exchangers, Spiral heat exchanger or block heat exchanger in horizontal or vertical arrangement.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit den aus der zweiten Stufe austretenden Gasstrom mit dem aus der zweiten Stufe austretenden Abgasstrom zu mischen und das Gemisch im Rekuperator einzusetzen.It There is also the possibility of the second stage emerging gas stream with the exiting from the second stage Mix exhaust gas flow and use the mixture in the recuperator.
In der dritten Stufe wird bevorzugt das aus dem Apparatesumpf der zweiten Stufe austretende Kondensat rektifiziert. Das Kondensat wird hierzu insbesondere einer Rektifizierkolonne zwischen dem Verstärkungsteil und dem Abtriebsteil zugeführt. In der Kolonne werden der im Verdampfer erzeugte Dampfstrom mit einem Teil des im Kopfkondensator kondensierten Dampfes, dem Kopfkondensat, mehrstufig und im Gegenstrom in Kontakt gebracht. Der Gas-Flüssigkeitskontakt kann wahlweise durch Stoffaustauschböden bzw. durch geordnete oder ungeordnete Füllkörper erfolgen.In the third stage is preferred from the apparatus sump of the second Stage rectified condensate rectified. The condensate is this particular a rectification column between the reinforcing part and supplied to the driven part. In the column, the vapor stream generated in the evaporator with a portion of the condensed in the top condenser Steam, the head condensate, multi-stage and in countercurrent in contact brought. The gas-liquid contact can optionally by Mass transfer trays or by orderly or disorderly Fillings done.
Der Kopfkondensator kann insbesondere als Teilkondensator konzipiert werden, um eine Ausschleusung inerter Komponenten im gasförmigen Zustand zu ermöglichen. Das anfallende Kondensat wird dann teilweise auf die Kolonne zurückgeführt. Die am Kolonnenkopf und am Kolonnensumpf vorliegenden Chlorkonzentrationen hängen im wesentlichen von der dem Verdampfer zugeführten Energie sowie von der auf die Kolonne zurückgeführten Kondensatmenge ab. Vorzugsweise liegt die derart eingestellte Chlorkonzentration im am Kolonnensumpf abgezogenen Strom bei 50 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 90 bis 100 Gew.-%.Of the Top condenser can be designed in particular as a partial condenser be a discharge of inert components in the gaseous Condition to allow. The resulting condensate is then partly attributed to the column. The am Column head and present at the bottom of the column chlorine concentrations depend essentially on the evaporator supplied Energy and from the recycled to the column Condensate from. Preferably, the chlorine concentration thus set is in the withdrawn at the bottom of the column stream at 50 to 100 wt .-%, preferably 90 to 100 wt .-%.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be closer by way of example with reference to the figures explained. Show it:
BeispieleExamples
Beispiel 1example 1
Der
Abgasstrom
Der
verdichtete Strom
Das
Kondensat
In der Kolonne wird der im Verdampfer g erzeugte Dampfstrom mit einem Teil des im Kopfkondensator h kondensierten Dampfes, dem Kopfkondensat, mehrstufig und im Gegenstrom in Kontakt gebracht. Der Gas-Flüssigkeitskontakt erfolgt mittels Stoffaustauschböden (nicht gezeichnet).In the column is the vapor stream generated in the evaporator g with a Part of the condensed in the top condenser h steam, the overhead condensate, in several stages and in countercurrent brought into contact. The gas-liquid contact takes place by means of mass transfer trays (not shown).
Der
Kopfkondensator h ist als Teilkondensator konzipiert, um eine Ausschleusung
inerter Komponenten im gasförmigen Zustand zu ermöglichen (Strom
Beispiel 2Example 2
Zusätzlich
wird der aus der zweiten Stufe B austretende Gasstrom
Beispiel 3Example 3
In der Kolonne wird der im Verdampfer g erzeugte Dampfstrom mit dem im Kopfkondensator h kondensierten Dampf, dem Kopfkondensat, mehrstufig und im Gegenstrom in Kontakt gebracht. Der Gas-Flüssigkeitskontakt erfolgt mittels Stoffaustauschböden (nicht gezeichnet).In the column is the vapor stream generated in the evaporator g with the in the top condenser h condensed steam, the overhead condensate, multi-stage and contacted in countercurrent. The gas-liquid contact takes place by means of mass transfer trays (not shown).
Der
Kopfkondensator h ist als Teilkondensator konzipiert, um eine Ausschleusung
inerter Komponenten im gasförmigen Zustand zu ermöglichen (Strom
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